交通工程项目“五控”目标管理技术的研究及应用

段晓晨，孟晓静，张小平，李 甜

DUAN Xiao-chen, MENG Xiao-jing, ZHANG Xiao-ping, LI Tian

（石家庄铁道大学经济管理学院，河北石家庄050043）

(School of Economics and Management, Shijiazhunag Tiedao University, Shijiazhuang 050043, Hebei, China)

交通工程项目“五控”目标管理技术的研究及应用

段晓晨，孟晓静，张小平，李 甜

DUAN Xiao-chen, MENG Xiao-jing, ZHANG Xiao-ping, LI Tian

（石家庄铁道大学经济管理学院，河北石家庄050043）

(School of Economics and Management, Shijiazhunag Tiedao University, Shijiazhuang 050043, Hebei, China)

将EVM已获价值理论、CS显著性理论、WBS工程分解法、CPM关键路径法、评分法和VR理论等运用到交通工程项目“五控”目标管理中，确定交通工程的“五控”目标值，研究“五控”目标实现的方法，采用虚拟现实技术和动态控制技术对整个项目建设过程的“五控”目标进行控制管理，循环优化施工过程管理，以达到缩短工期、降低成本、保证质量、安全、环保的目标。结合巴中市政交通工程项目中的杨家沟特大桥工程实例，通过应用计算机3D可视化管理系统进行直观展示，使管理人员对项目进展有直观的掌握。

“五控”目标；动态管理；桥梁工程

交通工程项目“五控”目标 (工期目标、成本目标、质量目标、安全目标、环保目标) 是交通工程项目整体目标的集中体现，“五控”目标的管控过程及实现结果对整个交通工程项目的管理举足轻重。“五控”目标既是项目管理的重点又是难点，因而对于“五控”目标管理技术的研究十分重要。随着计算机和网络技术的飞速发展，交通工程项目建设开始进入可视化管理阶段。这种可视化管理技术可以使交通工程项目的管理者对施工过程中发生的问题做出及时反应，成为交通工程项目管理者高效管理项目的有力工具[1]。通过对施工过程和结果进行动态模拟演示，预测交通工程项目在施工过程中可能存在的问题与风险，应用网络信息管理系统实现对交通工程项目建设整个过程的全面管理。交通工程项目建设的各个环节会涉及各种各样的数据，及时掌握和综合运用这些不断变化着的数据，能够为工程网络信息化管理奠定坚实的数据基础[2]，有效提高管理者的项目管理水平和工作效率。

1　交通工程项目“五控”目标管理技术

交通工程项目“五控”目标管理技术的研究将虚拟现实技术[3]与动态控制技术理论结合，利用EVM (Earned Value Management) 已获价值理论[4]、CS (Cost-significant) 显著性理论[5]、WBS (Work Breakdown Structure) 工程分解法、网络计划技术[6]等多种动态优化管理方法，建立 3D 动态可视化管理数据分析支撑系统。该系统通过归纳整理以往类似工程的问题、原因、对策，构建问题原因对策基础数据库，对已完工项目进行整理分析，并及时对未完工项目可能出现的问题实施可视化预警，进而实现交通工程项目工期、成本、质量、安全、环保的动态优化管理，为管理者科学决策提供支持和依据。

1.1 确定“五控”目标

（1）确定工期目标。运用虚拟现实技术对多施工方案进行展现和优化，从中选取最佳施工方案。依据最佳方案进行施工建设，以保证工程项目按期完工交付使用，实现工期控制的最终目的。工期目标控制不但有施工工期总目标，还应有按承包单位、施工阶段和不同计划期划分的分期目标。各目标之间相互联系，共同构成工程施工工期控制目标体系，从而作为实施工期管控的依据。此外，根据工程的施工工艺过程对工程进行分解，将工程分解为若干道工序，绘制工程网络图，根据关键线路法确定该工程的关键线路 (总时差最小的线路)，计算时间，进而确定工程的工期目标。

（2）确定成本目标。全生命周期工程造价是建设项目从筹建到竣工验收再到交付使用全过程中各个阶段的工程造价。全生命周期工程造价内容与各阶段具体内容联系紧密、相互制约、相互补充，但又各不相同。区分工程的显著性成本项目 CSIs 和非显著性成本项目 Non-CSIs 的简单办法就是“均值理论”。计算步骤为：假设交通工程项目总成本为 S，工序项目个数为 N，平均成本为 S/N，成本大于平均成本的工序称为 CSIs，小于平均成本的工序称为 Non-CSIs。如果 CSIs 数量不能保证在总工序数的 30% 以内并且费用占总成本的 70% 以上，需要对剩余的 Non-CSIs 进行第2次平均，直至找出的 CSIs 满足要求为止[7-8]。根据显著性理论和均值理论找出该工程的显著性项目，从而确定工程的成本控制重点，进一步确定该工程的成本管控目标。

（3）确定质量、安全和环保目标。制定完善的工程质量、安全和环保管理制度，并建立起质量、安全和环保保证体系，在工程施工工序的施工技术工艺上严格把关，以实现工程质量创优及安全、环保的目标。

1.2 “五控”目标动态优化控制

1.2.1 工期、成本目标动态优化控制

根据收集的数据，运用已获价值理论进行计划值与实际值分析，针对出现的问题寻找原因，进而制定预控对策。已获价值是对交通工程项目完成程度的一种客观度量，将已完成工程量、施工时间、成本进行综合考量，以货币作为统一的单位来度量工程实际进度和投资方法。通过已获价值的计算，对交通工程项目实际完成情况和计划完成情况进行比较，从而获得有关工程进度和投资的客观评价[9]。通常需要根据已完工程预算费用(BCWP)、计划工程预算费用 (BCWS)、已完工程实际费用 (ACWP) 及进度偏差 (Schedule Variance，SV)、造价偏差 (Cost Variance，CV)、进度绩效指数 (Schedule Performance Index，SPI)、造价绩效指数 (Cost Performance Index，CPI) 4 个重要指标，来分析施工过程工期及成本的管理情况。

在施工过程中，当 SV 和 CV 为负值时，说明项目状态不良；处于正值时说明项目状态良好。SPI 和 CPI 是考核工程是否顺利开展的指标，通过SPI 和 CPI 的计算数值可以判断项目工期是否拖延或项目预算是否超出的问题。因此，根据工程施工资料获得工程工期和成本的计划值和实际值，计算上述工期、成本指标数值，分析工程施工过程中存在的问题，分析原因，制定相应的控制措施。

1.2.2 质量、安全和环保目标动态优化控制

结合工程施工特点，确定质量、安全和环保目标评分标准和规范，运用统计法和评分法及时动态统计每个循环控制周期已完工程的实际质量、安全和环保状态，并与质量、安全和环保目标比较，将结果显示于五控一张表上，发现问题，分析原因，制定相应的控制措施。

1.3 构建问题原因对策基础数据库

确定交通工程项目“五控”目标和重点管控工序之后，构建工程“五控”目标问题原因对策基础数据库，并将问题原因对策基础数据库输入到 3D动态可视化管理软件系统中，以便能够针对施工过程中发生的问题，及时做出反应。如果问题未能及时处理或发现全新问题，则需要透彻分析，总结归纳直到解决问题，并整理新的问题原因对策，及时更新问题原因对策基础数据库。

1.4 选择重点控制工序确定控制周期

通过对工程显著性项目和关键线路的分析，选择施工工序进行重点控制。根据项目的规模和特点、施工工艺及施工单位的管理水平来确定动态控制周期。动态管理中实际数据搜集比较困难。因此，设定控制周期时应充分考虑降低数据收集的难度，充分利用施工单位的数据，同时根据工程的具体情况来确定合理的控制周期。在循环控制周期中，不断执行计划-实施-检查-行动 PDCA (Plan Do Check Action) 循环优化目标和方案，实现工期、成本、质量、安全、环保控制目标，完善问题原因对策基础数据库。

1.5 实施动态跟踪和循环控制

在施工过程中，动态追踪和循环控制工程的“五控”目标。搜集工程“五控”目标的实际值，并按照控制周期及时比对工程“五控”目标的实际数值与计划数值，发现偏差则实施纠偏措施进行纠正。当“五控”目标的计划值和实际值差别过大时，应分析“五控”目标的计划值确定是否合理，及时调整工程“五控”目标。

2　案例分析

巴中市政交通工程项目主要由巴中经济开发区新区主干道、中杨干道、巴中市后河滨河路3部分组成，杨家沟特大桥施工是整个交通线路的控制工期重点工程之一，是交通工程项目“五控”目标管理技术的应用实例。

2.1 确定“五控”目标

（1）工期目标。对杨家沟特大桥施工工程进行施工工艺分析，根据施工横道图和工艺方案结合虚拟现实技术实现的难易程度，将杨家沟特大桥工程按施工阶段分成 24 个施工工序，分析计算施工网络图根据关键线路法得到该工程的关键线路，进而确定工程的工期目标为 730 d。

（2）成本目标。结合工程造价资料，得出该工程各工序预算成本、工程总预算成本及平均预算成本。将工程总预算成本确定为该工程的成本目标为25 478.76 万元。用各工序预算成本分别除以平均工序预算成本，将比值大于1的施工工序的预算成本相加得 19 880.80 万元，算出占所有施工工序数和工程总预算成本的比值分别为 20.80% 和 78.03%。经过上述分析，得出杨家沟特大桥的显著性施工工序，从而确定工程的成本控制重点。

（3）质量目标。保证交工验收时是达标工程，竣工验收时是优良工程，争创省、部优质工程，合同履约率 100%，工程一次检验合格率达到 100%，优良率达到 95% 以上，桩基工程Ⅰ类桩 90% 以上。

（4）安全目标。企业职工生产安全责任事故死亡人数：0；企业职工生产安全责任事故重伤人数：0；较大 (含) 以上生产安全责任事故起数：0；重大 (含) 以上水上交通责任事故起数：0；重大环境责任事故起数：0；不发生职业病危害事故。重大危险源控制达标率 100%；特殊工种持证上岗率100%；职业病控制率 100%；杜绝重大伤亡、急性中毒事故。

（5）环保目标。污染排放符合国家及设计规范标准，杜绝重大环境污染事故；城镇施工控制扬尘、扬洒；复耕和绿化满足设计要求；最大限度节约能源及其他各种资源。

2.2 “五控”目标动态优化控制

根据重点控制工序将该工程工序的动态控制周期设定为 7 d。由于各个控制周期的数据统计分析方法大体一致，选择其中2个控制时点和1个控制周期为例来表述对该工程工序项目动态优化管理的过程。确定控制对象为杨家沟特大桥左线桥梁钻/挖孔桩基础施工和桥台施工2项工程关键显著性工序。运用已获价值理论分析施工过程中成本、工期数据，建立质量、安全、环保评分制度，构建问题原因对策基础数据库。

2.2.1 工期、成本目标动态优化控制

根据从施工单位获取的该桥梁工程的周进度报表，整理数据并对其进行已获价值理论的进度与成本分析。针对进度和费用出现的偏差情况，发现问题，分析原因，依据出现的偏差幅度，预测未完工程的完成概率。此后，依照实际情况，将预控对策施行在下一循环中，进而有效规避问题的重复出现，使工程的进度和成本按照工程计划进行，如表1 所示。

表1　第1控制周期工程施工已获价值分析表

由分析表可知，在第1控制周期工程施工中，钻/挖孔桩和桥台施工过程中出现了不同程度的进度偏差和成本偏差，钻/挖孔桩施工进度落后，并且成本超支 3.61 万元，桥台施工进度按照原计划进行，但成本超支 0.66 万元。分析原因，制定具有针对性的措施，并将应对措施应用在控制周期的工程施工中，同时追踪整理数据进行分析，如表2所示。

由表1和表2可知，进度偏差指标和成本偏差指标都有所提高，说明上一循环采取的措施发挥了积极作用。通过对比2个控制周期的已获价值指标数值，得出工程项目的造价偏差正在缩小。因此，下一循环中要继续加强预控，使成本控制在更小的误差范围内。如此周而复始，最终实现对杨家沟特大桥施工项目的动态管理。已获价值理论能够使管理者同时掌握施工成本和进度的偏差情况，并且可以对工程决算造价进行预测预警，有利于控制施工过程中的成本，从而实现工程项目管理效益最大化的目的。

表2　第2控制周期工程施工已获价值分析表

2.2.2 质量、安全和环保目标动态优化控制

相关技术人员通过打分方式对该工程的质量、安全和环保控制状况进行评价，判断是否达到预期目标。对施工过程进行动态检查评分，发现问题并制定解决措施。在第2控制周期钻/挖孔桩施工循环中，充分利用和执行上个循环的改进措施。继续搜集、分析施工数据，最终实现对公路工程项目的动态优化管理，使质量、安全和环保实际完成总体评价为优良，达到预定的质量、安全和环保目标。

2.2.3 构建“五控”问题原因对策基础数据库

通过分析工程施工“五控”目标控制问题、原因和对策，针对重点控制工序，将“五控”问题原因对策实行分类编码标准化管理，建立“五控”问题原因对策基础数据库，包括公共数据库、工期和成本数据库、质量数据库、安全数据库、环保数据库及应急预案数据库等，为施工动态决策提供支持，并对在施工过程中出现新的问题、新原因、新措施，及时更新到问题原因对策基础数据库中。

2.3 “五控”目标可视化管理系统的应用

“五控”目标可视化管理系统主要采用 3Dmax系统构建桥梁的 3D 模型，VR 支撑平台演示可视化效果，Access 数据库存储数据，以方便查看和连接[10]。在地铁工程施工过程中，事先根据施工计划做出构筑物施工时间点的完工状态，然后将实际施工状态在模型中进行对比，直观明了地得到施工进度状况，并利用工期和成本虚拟可视化管理软件，显示出该时间点成本及工期的具体控制情况。系统将每个循环控制周期已完工程进度、五控一张表动态直观显示于计算机虚拟图上。工程管理者不断收集整理已完成的类似工程中出现的问题，分析原因，提出应对措施，输入相应的问题原因对策基础数据库，并将在施工过程中出现新的问题原因对策，及时更新到“五控”问题原因对策基础数据库中。运用 PDCA 原理，循环往复地进行以上循环，直至总目标实现。

3　结束语

将虚拟现实技术和动态管理技术结合应用于交通工程项目建设施工管理过程中，利用虚拟管理软件实施交通工程项目动态可视化管理，显示出传统管理模式不可比拟的优越性。运用关键路径法、WBS 工程分解法和 CS 理论，找出既是关键工序又是显著性项目的工序，使管理者在减少工作量的同时，全面了解项目进展情况，及时进行动态控制。虚拟现实技术和动态管理技术结合应用于 3D 动态可视化管理软件中，提高项目管理的科技化水平，使施工管理过程更严格、更规范，更直观、更快速，管理效率大大提高。此管理技术的研究与应用不仅顺应了交通工程项目的发展方向，显著提升了交通工程项目的建造管理水平，也为交通工程项目的决策和管理部门提供了借鉴和参考，是未来工程项目建设信息化管理的方向。

[1] 李锦飞，李启菊. 近几年国内可视化管理研究[J]. 江苏商论，2012(1)：155.

LI Jin-fei，LI Qi-ju. The Current Situation of Domestic Research on Visualized Management[J]. Jiangsu Commercial Forum，2012(1)：155.

[2] 阎 利. 施工虚拟动态集成管理技术研究实例[J]. 交通信息化，2012(13)：124-127.

YAN Li. Research Example of Construction Virtual Dynamic Integrated Management Technique[J]. Transportation Standardization，2012(13)：124-127.

[3] 胡晓强. 虚拟现实技术[M]. 北京：北京邮电大学出版社，2005.

[4] 程言家，孙 涛. 基于挣值的项目成本与进度的集成控制研究[J]. 工程建设与设计，2006(12)：98-101.

CHENG Yan-jia，SUN Tao. The Research of Integrated Control to Project Cost and Progress based on Earned Value Theory[J]. Construction & Design for Project，2006(12)：98-101.

[5] 段晓晨，张小平，张建龙. 基于 CSIs、FIS、WLC、FC 综合造价预测方法的探讨[J]. 铁道学报，2008，30(3)：104-107.

DUAN Xiao-chen，ZHANG Xiao-ping，ZHANG Jianlong. Study on Comprehensive Cost Estimation Method based on CSIs,FIS,WLS and FC[J]. Journal of the China Railway Society，2008，30(3)：104-107.

[6] 杜慧慧. 北京地铁工程建设安全环保虚拟动态优化控制技术研究[D]. 石家庄：石家庄铁道大学，2012.

[7] 张小平，余建星，段晓晨. 基于 CSIs、EVM、GM (1，1) 理论的建设成本控制方法研究[J]. 中国农机化，2008(2)：34-38.

ZHANG Xiao-ping，YU Jian-xing，DUAN Xiao-chen. Study on Construction Cost Control Method based on CSIs, EVM and GM (1，1) Theory[J]. Chinese Agricultural Mechanization，2008(2)：34-38.

[8] 程 杰. 基于 CS 理论的全生命周期工程造价的研究[D]. 石家庄：石家庄铁道学院，2007.

[9] 段晓晨，张晋武，李利军，等. 政府投资项目全面投资控制理论和方法研究[M]. 北京：科学出版社，2007.

[10] 戴成元，于 淼，李 涛. 桥梁施工管理三维可视化系统研究[J]. 水资源与水工程学报，2012(23)：137-141.

DAI Cheng-yuan，YU Miao，LI Tao. Research on 3D Visualization System of Bridge Construction Management[J]. Journal of Water Resources and Water Engineering，2012(23)：137-141.

责任编辑：王 静

Study and Application of “Five Controls” Objective Management Technology in Traffic Engineering Project

Applying EVM theory, CS theory, WBS method, CPM method, scoring method and VR theory on “five controls” objective management of traffic engineering project, determining the“five controls” objective value of traffic engineering, studying the method of realizing “five controls”object, using virtual reality technology and dynamic control technology to take “five controls”objective control and management of project construction process and circularly optimizing construction process management, so as to achieve the objects of shortening construction period, reducing cost, ensuring quality, safety and environmental protection. Combining with the actual example of Yangjiagou Extra-long Bridge engineering of Bazhong urban transit construction project, through making intuitive display by using computer 3D visual management system, management personnel could have intuitive grasp on project progress.

“Five Controls” Object; Dynamic Management; Bridge Engineering

1003-1421(2016)04-0078-05

TU712；C931.2

B

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2016.04.17

2015-12-03

河北省高层次人才资助项目 (2013429102)；河北省交通厅科技计划项目 (冀交科教 2013559-28)；河北省软科学工程建设管理研究基地项目 (冀科教 2012567)；河北省软科学人文社科重点研究基地项目 (冀教 201426)